- Расчет давления и мощности взрыва воздухосборника компрессора;

- расчет охлаждаемой длины труб теплообменника, необходимой для безопасной работы компрессора;

- категорию производственного помещения насосной станции по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с [9, 10] путем последовательной проверки принадлежности помещений к категориям, от высшей (А) к низшей (Д); в качестве расчетного критерия взрывопожарной опасности выбираем наиболее неблагоприятный вариант аварии, в соответствии с вариантом задания (количество поступивших в помещение веществ определяем, исходя из следующих предпосылок: происходит расчетная авария аппарата, содержащего наибольшее количество самого пожаровзрывоопасного вещества; все содержимое аппарата поступает в помещение; происходит одновременно утечка веществ из трубопроводов, питающих аппарат в течение расчетного времени, которое определяется, исходя из того, что при автоматическом отключении побудителя расхода или запорного устройства на трубопроводе длительность отключения насоса или компрессора принимается равной 120 с, а при ручном – 300 с [8]. Критерием оценки взрывопожарной и пожарной опасности помещений является избыточное давление взрыва.

3. Расчет давления и мощности взрыва воздухосборника компрессора

Основной опасностью для сосудов воздушно-компрессорных установок и воздухопроводов данной технологической схемы улавливания бензиновых углеводородов из природного газа методом абсорбции является образование, взрывоопасных смесей паров масла и воздуха, а также образование на внутренней, поверхности воздухопроводов окисной пленки масла.

Если концентрация паров масла в среде сжатого воздуха достигает 6—11 %, эта смесь может взорваться при температуре около 200 ^оС и даже при более низкой температуре, когда применяется низкокачественное компрессорное, масло.

Если в воздухопроводах образуются перекисные соединения, взрыв может произойти при температуре примерно + 60 ^оС, а также от удара и сотрясения.

Расследования аварий с сосудами воздушно-компрессорных установок показали, что правила о компрессорных установках на тех предприятиях, где происходили аварии - не выполнялись, а именно:

а) смазка цилиндров компрессоров производилась маслом с низкой температурой вспышки (190 ^оС и ниже вместо нормальной +240 ^оС), а в отдельных случаях даже непроверенным маслом, несмотря на прямое указание правил о необходимости перед применением компрессорного масла проверять его в лаборатории и предохранять от загрязнений;

б) продувка от масла воздухосборников и маслоотделителей производилась нерегулярно, хотя правила обязывали производить продувку всех сосудов компрессорных установок каждую смену;

в) из-за отсутствия обводных линий и по производственным условиям воздухосборники не останавливались и не очищались периодически от масла, что должно производиться не реже одного раза в полгода; также не прочищались от масляных наслоений воздухопроводы и не производилась промывка воздухопроводов, расположенных между компрессорами и ресиверами, что также должно производиться не реже одного раза в 6 месяцев;

г) в некоторых случаях температура сжатого воздуха вследствие недостаточного охлаждения в одноступенчатых компрессорах превышала 160 ^оС и в многоступенчатых +140 ^оС. Таким образом, температура сжатого воздуха в воздухопроводе мало отличалась от температуры вспышки масла, хотя согласно правилам эта разница должна быть не меньше 75°С;

д) воспламенению смеси паров масла с воздухом в компрессорных установках иногда способствовала неисправность фильтров, пропускавших с воздухом пыль и ржавчину из труб подсоса воздуха в компрессор.

В данном курсовом проекте студенту необходимо определить опасное давление и мощность взрыва воздухосборника компрессора и сделать заключение о возможных причинах взрыва. Компрессор для сжатия природного газа изготовлен из бесшовной трубы с внутренним диаметром D_В=0,3 м и толщиной стенки d_с = 3 мм. Компрессор создает рабочее давление Р_К (исходные данные), смазывается компрессорным маслом М12 с температурной вспышки Т_в = 489 К. При осмотре воздухосборника установлено, что возможный взрыв произошел не по причине ослабления элементов конструкции. При расчетах для всех вариантов принимается: время взрыва t_вз = 0,1 с; материал воздухосборника Ст20; s_доп = 400 МПа; температура наружного воздуха 293 К.

Предельно допустимое давление для бака воздухосборника определяется по следующей формуле:

P_доп=2σ_допφδ/D_в, МПа. (3)

При отсутствии справочных данных принимаем минимальное давление взрыва Р_вз = 1,25Р_доп.

Рассчитываем мощность взрыва, приняв, что вся энергия расходуется на работу взрыва, по формуле:

, кВт, (4)

, Дж, (5)

где А_вз –– энергия сжатого газа, Дж;

t –– время взрыва, с;

m –– показатель адиабаты, для воздуха m = 1,41;

Р_вз –– давление взрыва, МПа;

V –– объем воздухосборника, м³;

Р₀ –– атмосферное давление, 0,1013 МПа » 0,1 МПа.

Необходимо сделать вывод о причинах взрыва. Возможными причинами взрыва могут быть:

–– завышение предельно допустимого давления в сосуде от источника питания (при Р_доп < Р_К);

–– превышение давления за счет воспламенения масловоздушной смеси, вызванного повышением температуры среды, в связи с неисправностью системы охлаждения компрессора (отказ системы охлаждения компрессора). Для проверки данного предложения нужно определить температуру воздуха после сжатия в компрессоре по формуле:

Т=Т₀ (P_K/P₀)^(m-1)/m , K (6)

и если она будет больше температуры вспышки масла, то эта причина возможного взрыва очевидна.